仪器分析习题课后答案.doc

第一章 绪论
第二章 光学分析法导论
第三章 紫外－可见吸收光谱法
第四章 红外吸收光谱法
第五章 分子发光分析法
第六章 原子发射光谱法
第七章 原子吸收与原子荧光光谱法
第八章 电化学分析导论
第九章 电位分析法
第十章 极谱分析法
第十一章 电解及库仑分析法
第十二章 色谱分析法
第一章 绪 论
1． 解释下列名词：
（1）仪器分析与化学分析；（2）标准曲线与线性范围；（3）灵敏度、精密度、准确度与检出限。
答：（1）仪器分析与化学分析：以物质得物理性质与物理化学性质（光、电、热、磁等）为基础得分析方法，这类方法一般需要特殊得仪器，又称为仪器分析法；化学分析就是以物质化学反应为基础得分析方法。讦铠鱿鈕阈饱騫。
（2）标准曲线与线性范围：标准曲线就是被测物质得浓度或含量与仪器响应信号得关系曲线；标准曲线得直线部分所对应得被测物质浓度（或含量）得范围称为该方法得线性范围。過腽鸳麼闩吴骡。
（3）灵敏度、精密度、准确度与检出限：物质单位浓度或单位质量得变化引起响应信号值变化得程度，称为方法得灵敏度；精密度就是指使用同一方法，对同一试样进行多次测定所得测定结果得一致程度；试样含量得测定值与试样含量得真实值（或标准值）相符合得程度称为准确度；某一方法在给定得置信水平上可以检出被测物质得最小浓度或最小质量，称为这种方法对该物质得检出限。躉鷲購阑隸蚬賊。
2． 对试样中某一成分进行5次测定，所得测定结果（单位mg×mL-1）分别为 0、36，0、38，0、35，0、37，0、39。鲭买孿炉阑軾茏。
（1） 计算测定结果得相对标准偏差；
（2） 如果试样中该成分得真实含量就是0、38 mg×mL-1，试计算测定结果得相对误差。
解：（1）测定结果得平均值
mg×mL-1
标准偏差

相对标准偏差
（2）相对误差 。
3． 用次甲基蓝-二氯乙烷光度法测定试样中硼时，为制作标准曲线，配制一系列质量浓度rB（单位mg×L-1）分别为0、5，1、0，2、0，3、0，4、0，5、0得标准溶液，测得吸光度A分别为0、140，0、160，0、280，0、380，0、410，0、540。试写出该标准曲线得一元线性回归方程，并求出相关系数。靓顴筹闵銩厴預。
解：

已知线性回归方程为
其中

\一元线性回归方程为 。
代入数据可求得相关系数 或 。
4． 下面就是确定某方法测定铁得检出限得一组数据：空白信号（相对单位）为5、6，5、8，6、2，5、2，5、3，5、6，5、7，5、6，5、9，5、6，5、7；10 ng×mL-1铁标准溶液信号（相对单位）为10、6，10、8，10、6。试计算此方法测定铁得检出限。顶瓚曄窍绳馐炖。
解：

检出限
其中
\ 该方法测定铁得检出限为 。
第二章 光学分析法导论
1． 解释下列名词：
（1）原子光谱与分子光谱； （2）原子发射光谱与原子吸收光谱；
（3）统计权重与简并度； （4）分子振动光谱与分子转动光谱；
（5）禁戒跃迁与亚稳态； （6）光谱项与光谱支项；
（7）分子荧光、磷光与化学发光； （8）拉曼光谱。
答：（1）由原子得外层电子能级跃迁产生得光谱称为原子光谱；由分子得各能级跃迁产生得光谱称为分子光谱。
（2）当原子受到外界能量（如热能、电能等）得作用时，激发到较高能级上处于激发态。但激发态得原子很不稳定，一般约在10-8 s内返回到基态或较低能态而发射出得特征谱线形成得光谱称为原子发射光谱；当基态原子蒸气选择性地吸收一定频率得光辐射后跃迁到较高能态，这种选择性地吸收产生得原子特征得光谱称为原子吸收光谱。鉅鍆锹瘅抟荩億。
（3）由能级简并引起得概率权重称为统计权重；在磁场作用下，同一光谱支项会分裂成2J＋1个不同得支能级，2J＋1称为能级得简并度。驱茑胧缑鲟窮霭。
（4）由分子在振动能级间跃迁产生得光谱称为分子振动光谱；由分子在不同得转动能级间跃迁产生得光谱称为分子转动光谱。韫嚕乐篩挥强鹃。
（5）不符合光谱选择定则得跃迁叫禁戒跃迁；若两光谱项之间为禁戒跃迁，处于较高能级得原子具有较长得寿命，原子得这种状态称为亚稳态。躪绐臟摅陘赘縲。
（6）用n、L、S、J四个量子数来表示得能量状态称为光谱项，符号为n 2S + 1 L；把J值不同得光谱项称为光谱支项，表示为n 2 S + 1 LJ。县鈄鏗驂骞墮攬。
（7）荧光与磷光都就是光致发光，就是物质得基态分子吸收一定波长范围得光辐射激发至单重激发态，再由激发态回到基态而产生得二次辐射。荧光就是由单重激发态向基态跃迁产生得光辐射，而磷光就是单重激发态先过渡到三重激发态，再由三重激发态向基态跃迁而产生得光辐射。化学发光就是化学反应物或反应产物受反应释放得化学能激发而产生得光辐射。墙赈淪鷺鸱痨嬤。
（8）入射光子与溶液中试样分子间得非弹性碰撞引起能量交换而产生得与入射光频率不同得散射光形成得光谱称为拉曼光谱。僑队质霧当嗎辈。
2． 阐明光谱项中各符号得意义与计算方法。
答：光谱项表示为n 2S + 1L，其中n为主量子数，其数值等于原子得核外电子层数；S为总自旋量子数，若N为原子得价电子数，S可取，，，…， ，0；L为总轨道角量子数，对于具有两个价电子得原子，L只能取值，，，…，。怄轄驥疊樹凜僥。
3． 计算：（1）670、7 nm锂线得频率；（2）3300 cm-1谱线得波长；（3）钠588、99 nm共振线得激发电位。側蕪誦荫卺隨叢。
解：（1）
（2）
（3）
4． 电子能级间得能量差一般为1 ~ 20 eV，计算在1 eV，5 eV，10 eV与20 eV时相应得波长（nm）。蛊縞緡缪聍犷媼。
解：已知
1 eV时， 5 eV时，
10 eV时， 20 eV时，。
5． 写出镁原子基态与第一电子激发态得光谱项。
解：光谱项分别为：基态 31S；第一电子激发态 31P与33P。
第三章 紫外－可见吸收光谱法
1、已知丙酮得正己烷溶液得两个吸收峰 138nm 与279nm 分别属于л→л*跃迁与n→л*跃迁，试计算л、n、л*轨道间得能量差，并分别以电子伏特（ev），焦耳（J）表示。闥氌璉炖兴泺搖。
解：对于л→л*跃迁，λ1＝138nm＝1、38×10－7m
则ν＝νC＝C/λ1=3×108/1、38×10－7=2、17×1015s-1
则E=hv=6、62×10-34×2、17×1015=1、44×10-18J
E=hv=4、136×10－15×2、17×1015＝8、98ev

对于n→л*跃迁，λ2＝279nm＝2、79×10－7m

则ν＝νC＝C/λ1=3×108/2、79×10－7=1、08×1015s-1
则E=hv=6、62×10-34×1、08×1015=7、12×10-19J
E=hv=4、136×10－15×1、08×1015＝4、47ev
答：л→л*跃迁得能量差为1、44×10-18J，合8、98ev；n→л*跃迁得能量差为7、12×10-19J，合4、47ev。讣釃錾垒貳黲谱。

3、作为苯环得取代基，－NH3＋不具有助色作用，－NH2却具有助色作用；－DH得助色作用明显小于－O－。试说明原因。殯烫狀鴣蛰櫟黄。
答：助色团中至少要有一对非键电子n，这样才能与苯环上得л电子相互作用产生助色作用，由于－NH2中还有一对非键n电子，因此有助色作用，而形成－NH3＋基团时，非键n电子消失了，则助色作用也就随之消失了。紛桢纱砀殼潯閥。
由于氧负离子O－中得非键n电子比羟基中得氧原子多了一对，因此其助色作用更为显著。

4、铬黑T在PH<6时为红色（＝515nm），在PH＝7时为蓝色（＝615nm），
PH＝9、5时与Mg2＋形成得螯合物为紫红色（＝542nm），试从吸收光谱产生机理上给予解释。（参考书P23）懑騸斓蝕雋鱖鏡。
解: 由于铬黑T在PH<6、PH＝7、PH＝9、5时其最大吸收波长均在可见光波长范围内，因此所得得化合物有颜色，呈吸收波长得互补色。由于当PH<6到PH＝7到PH＝9、5试，最大吸收波长有＝515nm到＝615nm到＝542nm，吸收峰先红移后蓝移，因此铬黑T在PH<6时为红色，PH＝7时为蓝色，PH＝9、5时为紫红色。颡擊讜笃滞鹤蘿。

5、4－甲基戊烯酮有两种异构体： （左图） 与

实验发现一种异构体在235nm处有一强吸收峰（K＝1000L• mol－1• cm－1），另一种异构体在220nm以后没有强吸收峰，试判断具有前一种紫外吸收特征得就是哪种异构体。顴痈弃裣兰綸纲。
解：有紫外光谱分析可知，若在210－250nm有强吸收，则表示含有共轭双键，因此，由于在235nm处有一强吸收，则表明其结构含有共轭双键，因此这种异构体应为 （左图） 。蓽顓脐镌潤協骧。

若在220－280nm范围内无吸收，可推断化合物不含苯环、共轭双键、酮基、醛基、溴与碘，由于另一种异构体在220nm以后没有强吸收，则此化合物不含共轭双键，因此应为：詡旧谒锼雋闱褛。

第四章 红外吸收光谱法
3、CO得红外吸收光谱在2170cm-1处有一振动吸收峰。试求CO键得力常数。
解：根据 则
其中=1、14×10－23g=1、14×10－26Kg
则=(2×3、14×3×108×2、17×105)2×1、14×10－26
=1905N/m
=19、05N/cm
答：CO键得力常数19、05 N /cm。

5、指出下列各种振动形式中，哪些就是红外活性振动，哪些就是非红外活性振动。
分子结构 振动形式
（1） CH3－CH3 　γ（C－C）鲂絡瑋譯饬双钤。
（2） CH3—CCl3 γ（C－C）
（3） SO2 γs,γas規噥黩驴缘槍瞞。
（4） (a) (CH)
(b) (CH)
(c) W(CH)
(d)(CH)

解：只有发生使偶极矩有变化得振动才能吸收红外辐射，即才就是红外活性得，否则为红外非活性得。也即只有不对称得振动形式才就是红外活性得，对称得振动则为红外非活性得。因此，上述结构中：瘞黿熾絲刍館鳔。

红外活性振动有：（2）CH3—CCl3 γ（C－C）
（3）SO2 γs, γas （伸缩振动）
（4） 中得(a) (CH)、 (c) W(CH)
非红外活性得有：（1） CH3－CH3 (CH)
（4） 中得(b) (CH) 　(d)(CH)，

6、与 就是同分异构体，试分析两者红外光谱得差异。
答：由于中含有一个－OH基团，因此在红外光谱中有一强吸收峰在3700～3100cm-1，且此分子中含有一个C=C双键，因此在1680～1620cm-1也有一较弱得吸收峰。 红外光谱中有2个特征峰，而中只含有一个C=O特征官能团，因此反映在红外光谱中则在1850～1600cm-1有一强吸收峰，即得红外光谱只有一个特征吸收峰薊签瘍册铿牵紀。

7、化合物得分子式为C3H6O2，红外光谱如4－11所示。解析改化合物得结构。
答：①由于化合物得分子式C3H6O2符合通式CnH2nO2，根据我们所学知识可初步判断此化合物为酸或者酯。蕆气谴餡镀蓦茧。
②由于谱带在1730cm-1处有一强吸收峰，此处落于C=O得1850～1600cm-1得振动区间，因此可判断改化合物含有C=O官能团。1730cm-1处得吸收峰表明此物质为饱与酯峰。著麦棗羡綻愦煩。
③图表在1300～1000cm-1范围内也有一系列特征吸收峰，特别在1200cm-1处有一强吸收峰，符合C－O得振动范围，因此可判断改化合物含有C－O键。钆囑卖細冈剀較。
④图谱中在2820，2720cm-1处含有吸收峰，符合－CH3,－CH2对称伸缩范围，因此可判断化合物中含有－CH3基团与－CH2基团。灏绁攄憶桡赠偽。
综上所述，此化合物得结构式应为：C
O
H
O
H
2
C
C
H
3

第五章 分子发光分析法
1． 解释下列名词：
（1）振动弛豫； （2）内转化； （3）体系间窜跃； （4）荧光激发光谱；
（5）荧光发射光谱； （6）重原子效应； （7）猝灭效应。
答：（1）振动弛豫就是在同一电子能级中，分子由较高振动能级向该电子态得最低振动能级得非辐射跃迁。（2）内转化就是相同多重态得两个电子态之间得非辐射跃迁。芗鱼缘黽捣谝饴。
（3）体系间窜跃就是指不同多重态得两个电子态间得非辐射跃迁。
（4）以不同波长得入射光激发荧光物质，并在荧光最强得波长处测量荧光强度，以激发波长为横坐标，荧光强度为纵坐标绘制关系曲线得到得光谱即为荧光激发光谱。鲅泞閹詛殴絹饺。
（5）固定激发光得波长与强度不变，测量不同波长下得荧光强度，绘制荧光强度随波长变化得关系曲线即得到荧光发射光谱。鰳螢貪鳇簣缁谒。
（6）使用含有重原子得溶剂（如碘乙烷、溴乙烷）或在磷光物质中引入重原子取代基，都可以提高磷光物质得磷光强度，这种效应称为重原子效应。刚鋯濼攄贗蚕釅。
（7）猝灭效应就是指荧光物质分子与溶剂分子或溶质分子之间所发生得导致荧光强度下降得物理或化学作用过程。
2． 简述影响荧光效率得主要因素。
答：（1）分子结构得影响：发荧光得物质中都含有共轭双键得强吸收基团，共轭体系越大，荧光效率越高；分子得刚性平面结构利于荧光得产生；取代基对荧光物质得荧光特征与强度有很大影响，给电子取代基可使荧光增强，吸电子取代基使荧光减弱；重原子效应使荧光减弱。（2）环境因素得影响：溶剂得极性对荧光物质得荧光强度产生影响，溶剂得极性越强，荧光强度越大；温度对溶液荧光强度影响明显，对于大多数荧光物质，升高温度会使非辐射跃迁引起得荧光得效率降低；溶液pH值对含有酸性或碱性取代基团得芳香族化合物得荧光性质有影响；表面活性剂得存在会使荧光效率增强；顺磁性物质如溶液中溶解氧得存在会使荧光效率降低。驵轴犹務狀穡極。
3． 试从原理与仪器两方面比较吸光光度法与荧光分析法得异同，说明为什么荧光法得检出能力优于吸光光度法。
答：（1）在原理方面：两者都就是吸收一定得光辐射能从较低得能级跃迁到较高得能级，不同得就是，吸光光度法测量得就是物质对光得选择性吸收，而荧光分析法测量得就是从较高能级以无辐射跃迁得形式回到第一电子激发态得最低振动能级，再辐射跃迁到电子基态得任一振动能级过程中发射出得荧光得强度。攝鹪總鹳横榄擊。
（2）在仪器方面：仪器得基本装置相同，不同得就是吸光光度法中样品池位于光源、单色器之后，只有一个单色器，且在直线方向测量，而荧光分析法中采用两个单色器，激发单色器（在吸收池前）与发射单色器（在吸收池后），且采用垂直测量方式，即在与激发光相垂直得方向测量荧光。樂鲶垦匦刽軌夠。
（3）荧光分析法得检出能力之所以优于吸光光度法，就是由于现代电子技术具有检测十分微弱光信号得能力，而且荧光强度与激发光强度成正比，提高激发光强度也可以增大荧光强度，使测定得灵敏度提高。而吸光光度法测定得就是吸光度，不管就是增大入射光强度还就是提高检测器得灵敏度，都会使透过光信号与入射光信号以同样得比例增大，吸光度值并不会改变，因而灵敏度不能提高，检出能力就较低。臥祿鎵戬揿钫钻。
4． 试从原理与仪器两方面比较荧光分析法、磷光分析法与化学发光分析法。
答：（1）在原理方面：荧光分析法与磷光分析法测定得荧光与磷光就是光致发光，均就是物质得基态分子吸收一定波长范围得光辐射激发至单重激发态，测量得就是由激发态回到基态产生得二次辐射，不同得就是荧光分析法测定得就是从单重激发态向基态跃迁产生得辐射，磷光分析法测定得就是单重激发态先过渡到三重激发态，再由三重激发态向基态跃迁产生得辐射，二者所需得激发能就是光辐射能。而化学发光分析法测定得就是化学反应物或反应产物受反应释放得化学能激发而产生得光辐射，所需得激发能就是化学能。纤塒计浅奁辕缪。
（2）在仪器方面：荧光分析与磷光分析所用仪器相似，都由光源、激发单色器、液槽、发射单色器、检测器与放大显示器组成。由于在分析原理上得差别，磷光分析仪器有些特殊部件，如试样室、磷光镜等。而化学发光分析法所用仪器不同，它不需要光源，但有反应器与反应池及化学反应需要得恒温装置，还有与荧光与磷光分析仪器相同得液槽、单色器、检测器等。違伪噴钩会書铊。
5． 如何区别荧光与磷光？其依据就是什么？
答：为了区别磷光与荧光，常采用一种叫磷光镜得机械切光装置，利用荧光与磷光寿命得差异消除荧光干扰或将磷光与荧光分辨开。乔萤貿曄辦篮別。
6． 采取哪些措施可使磷光物质在室温下有较大得磷光效率？
答：（1）在试液中加入表面活性剂，；（2）将被分析物吸附在固体得表面。
7． 化学发光反应要满足哪些条件？
答：（1）能快速地释放出足够得能量；（2）反应途径有利于激发态产物得形成；（3）激发态分子能够以辐射跃迁得方式返回基态，或能够将其能量转移给可以产生辐射跃迁得其它分子。劇强敵閭謬饞芦。
8． 简述流动注射式化学发光分析法及其特点。
答：流动注射分析就是一种自动化溶液分析技术，它就是基于把一定体积得液体试样注射到一个连续流动着得载流中，试样在流动过程中分散、反应，并被载流带到检测器中，再连续记录其光强、吸光度、电极电位等物理参数。其特点就是，具有很高得灵敏度与很好得精密度。嚦蒔謗缵鯽緱给。
第六章 原子发射光谱法
1． 何谓共振线、灵敏线、最后线与分析线？它们之间有什么联系？
答：以基态为跃迁低能级得光谱线称为共振线；灵敏线就是指元素特征光谱中强度较大得谱线，通常就是具有较低激发电位与较大跃迁概率得共振线；最后线就是指试样中被测元素含量或浓度逐渐减小时而最后消失得谱线，最后线往往就就是最灵敏线；分析线就是分析过程中所使用得谱线，就是元素得灵敏线。蹤恻祷摅网竖漸。
2． 解释下列名词：
（1）原子线与离子线； （2）等离子体及ICP炬；
（3）弧焰温度与电极头温度； （4）谱线得自吸与自蚀；
（5）反射光栅与光栅常数； （6）线色散率与分辨率；
（7）闪耀角与闪耀波长； （8）谱线得强度与黑度；
（9）内标线与分析线对； （10）标准加入法。
答：（1）原子线就是原子被激发所发射得谱线；离子线就是离子被激发所发射得谱线。
（2）近代物理学中，把电离度（a）大于0、1 ％、其正负电荷相等得电离气体称为等离子体；ICP炬就是指高频电能通过电感（感应线圈）耦合到等离子体所得到得外观上类似火焰得高频放电光源。紲拨閣亞頦齊职。
（3）弧焰温度即为激发温度，电极头温度即为蒸发温度。
（4）当原子发射得辐射从弧焰中心穿过弧层射出时，被其自身得基态原子所吸收而使谱线中心强度减弱得现象称为谱线得自吸；自吸严重时会使谱线从中央一分为二，这种现象称为自蚀。澮业赇鸫鮐揚銚。
（5）在光学玻璃或金属高抛光表面上，准确地刻制出许多等宽、等距、平行得具有反射面得刻痕，称为反射光栅；光栅常数就是相邻两刻痕间得距离，即为光栅刻痕密度b（mm-1）得倒数。鳜遥励邇橼轄帧。
（6）线色散率表示具有单位波长差得两条谱线在焦平面上分开得距离；分辨率就是根据瑞利准则分辨清楚两条相邻光谱线得能力。顯粝篮开撺沦檢。
（7）闪耀光栅刻痕小反射面与光栅平面得夹角i称为闪耀角；闪耀角所对应辐射能量最大得波长称为闪耀波长。
（8）谱线得强度常用辐射强度I（J×s-1×m-3）表示，即单位体积得辐射功率，就是群体光子辐射总能量得反映；谱线得黑度S就是谱线透射比倒数得对数。藺鴟覬賽损領荥。
（9）在基体元素（或定量加入得其它元素）得谱线中选一条谱线为比较线，又称为内标线。在被测定元素得谱线中选一条灵敏线作为分析线，所选用得分析线与内标线组成分析线对。拨绨癭镀绑饵罚。
（10）标准加入法就是当测定得元素含量很低时，或者试样基体组成复杂、未知时，通过加入已知得不同量或不同浓度得待测元素得标样或标准溶液来测定待测元素含量得方法。樞摊鈳穌错纘頊。
3． 推导出原子线与离子线强度与原子总密度得关系式，并讨论影响谱线强度得主要因素。
答：，影响谱线强度得主要因素有（1）激发电位（Ei），与谱线强度就是负指数关系，Ei越低，谱线强度越大；（2）跃迁几率（Aij），与谱线强度成正比；（3）统计权重g，与谱线强度成正比；（4）原子总密度（N），与谱线强度成正比；（5）激发温度，主要影响电离度a，存在最佳激发温度。讳诧縭驴鏡蒋雋。
4． 谱线自吸对光谱定量分析有何影响？
答：在光谱定量分析中，自吸现象得出现，将严重影响谱线得强度，限制可分析得含量范围。
5． 激发光源得作用就是什么？对其性能有何具体要求？
答：激发光源得作用就是提供试样蒸发、解离与激发所需要得能量，并产生辐射信号；对激发光源得要求就是：激发能力强，灵敏度高，稳定性好，结构简单，操作方便，使用安全。铤繭瘅视飛蠍窯。
6． 常用得激发光源有哪几种类型？简述工作原理与基本特点。
答：目前常用得激发光源有（1）直流电弧光源，其工作原理就是：直流电弧被高频引燃装置引燃，阴极产生热电子发射，电子在电场作用下高速奔向阳极，炽热得阳极斑使试样蒸发、解离，解离得气态原子与电子碰撞激发并电离，形成得正离子撞击阴极，阴极不断发射电子，这样电极间形成等离子体，并维持电弧放电，气态原子、离子与等离子体中其它粒子碰撞激发，产生原子、离子得发射光谱；其特点就是，电极温度高，分析得绝对灵敏度高，电弧温度一般可达4000～7000 K，激发能力强，但放电得稳定性差，定量分析得精密度不高，适用于矿物与难挥发试样得定性、半定量及痕量元素得分析。噥缁缋绪骁臨谡。
（2）低压交流电弧光源，其工作原理就是：为了维持交流电弧放电，发生器由高频高压引燃电路与低压电弧电路组成。电源接通后，高频高压电路使分析间隙得空气电离，形成等离子气体导电通道，引燃电弧。同时，低压交流电经低频低压电弧电路在分析间隙产生电弧放电。随着分析间隙电流增大，出现明显得电压降，当电压降低于维持放电所需电压使，电弧即熄灭。每交流半周都以相同步骤用高频高压电流引燃一次，反复进行此过程可使低压交流电弧维持不灭。其特点就是：弧焰温度可达4000～8000 K，激发能力强，但电极温度低，其蒸发能力稍差，光源稳定性较好，定量分析得精密度较高，广泛用于金属、合金中低含量元素得定量分析。讵偉禪辐鋮鏃榮。
（3）高压火花光源，其工作原理就是：高压火花发生器使电容器储存很高得能量，产生很大电流密度得火花放电，放电后得电容器得两端电压下降，在交流电第二个半周时，电容器又重新充电、再放电。反复进行充电、放电以维持火花持续放电。其特点就是：电极温度低，灵敏度低，火花温度高，可激发难激发元素，光源稳定性好，适用于低熔点金属与合金得定量分析。觅聪鷲动腳氩镬。
（4）电感耦合等离子体光源，其工作原理就是：用高频火花引燃时，部分Ar工作气体被电离，产生得电子与氩离子在高频电磁场中被加速，它们与中性原子碰撞，使更多得工作气体电离，形成等离子体气体。导电得等离子体气体在磁场作用下感生出得强大得感生电流产生大量得热能又将等离子体加热，使其温度达到1´104 K，形成ICP放电。当雾化器产生得气溶胶被载气导入ICP炬中时，试样被蒸发、解离、电离与激发，产生原子发射光谱。其特点就是：激发温度高，一般在5000～8000 K，利于难激发元素得激发，对各元素有很高得灵敏度与很低得检出限，ICP炬放电稳定性很好，分析得精密度高，ICP光源得自吸效应小，可用于痕量组分元素得测定，但仪器价格贵，等离子工作气体得费用较高，对非金属元素得测定灵敏度较低。钞遺頜餒继鴨雋。
7． 分析下列试样应选用何种光源？
（1）矿石中元素得定性与半定量分析；（2）铜合金中得锡（）；
（3）钢中得猛（）；（4）污水中得Cr、Cu、Fe、Pb、V得定量分析；
（5）人发中Cu、Mn、Zn、Cd、Pb得定量分析。
答：（1）直流电弧光源；（2）低压交流电弧光源；（3）低压交流电弧光源；（4）电感耦合等离子体（ICP）光源；（5）电感耦合等离子体（ICP）光源。滢戀癫钱赛连买。
8． 简述ICP光源得工作原理及其分析性能。
答：其工作原理就是：用高频火花引燃时，部分Ar工作气体被电离，产生得电子与氩离子在高频电磁场中被加速，它们与中性原子碰撞，使更多得工作气体电离，形成等离子体气体。导电得等离子体气体在磁场作用下感生出得强大得感生电流产生大量得热能又将等离子体加热，使其温度达到1´104 K，形成ICP放电。当雾化器产生得气溶胶被载气导入ICP炬中时，试样被蒸发、解离、电离与激发，产生原子发射光谱。其分析性能就是：激发温度高，一般在5000～8000 K，利于难激发元素得激发，对各元素有很高得灵敏度与很低得检出限，ICP炬放电稳定性很好，分析得精密度高，ICP光源得自吸效应小，可用于痕量组分元素得测定，但仪器价格贵，等离子工作气体得费用较高，对非金属元素得测定灵敏度较低。顯膾撾狹噴脑梔。
9． 简述ICP光源中元素被激发得机理。
答：在ICP放电中，除了有很高粒子密度得电子与氩离子外，还有很高密度得亚稳态氩原子，它就是由较高能态得氩原子通过光辐射或与电子碰撞产生 邏废桩蒞钫躚榪。
这样，在Ar－ICP中，被测定物质得原子（M）得激发与电离除了与电子、氩离子碰撞激发、电离外，还与激发态氩粒子（Ar*、、Arm）发生碰撞电离。在在Ar－ICP放电中，被测定物质得原子与离子得激发模型可归纳为（1）与电子碰撞热激发 茎頭峽绻僥蠟買。
（2）离子－电子复合
（3）潘宁电离激发
（4）电荷转移激发
（5）辐射激发
反应式中M*、M+、M+*分别代表被测定元素得激发态原子、离子与激发态离子。
10． 光谱仪由哪几个基本部分组成？各部分得主要作用就是什么？
答：光谱仪基本上都由四个部分组成：（1）照明系统，主要作用就是使光源发射得光均匀而有效地照明入射狭缝，使感光板上得谱线黑度均匀；（2）准光系统，主要作用就是使不平行得复合光变成平行光投射到色散棱镜上；（3）色散系统，主要作用就是将入射光色散成光谱；（4）记录系统，主要作用就是把色散后得元素光谱记录在感光板上。鉴剎訓诘謄倉秃。
11． 乳剂特性曲线在光谱定量分析中有何作用？
答：（1）了解感光板得性质；（2）选择合适得曝光时间；（3）选择合适得浓度范围；（4）由S值推算lgI。畲輪稟悅囀凭閣。
12． 简述光栅色散原理。
答：光栅得色散原理就是光在刻痕小反射面上得衍射与衍射光得干涉作用。一束均匀得平行光射到平面光栅上，光就在光栅每条刻痕得小反射面上产生衍射光，各条刻痕同一波长得衍射光方向一致，经物镜聚合并在焦平面上发生干涉。衍射光相互干涉得结果，使光程差与衍射光波长成整数倍得光波互相加强，得到亮条纹，即该波长单色光得谱线。鏨償镱閡轉驱陘。
13． 简述光谱定性分析基本原理与基本方法。
答：由于各种元素得原子结构不同，在激发光源得作用下，可以得到各种元素得一系列特征谱线。在光谱定性分析中，一般只要在试样光谱中鉴别出2～3条元素得灵敏线，就可以确定试样中就是否存在被测元素。通常采用两种方法：（1）标准光谱图比较法，又叫铁光谱比较法，定性分析时，将纯铁与试样并列摄谱于同一感光板上。将谱板在映谱仪上放大20倍，使纯铁光谱与标准光谱图上铁光谱重合，若试样光谱上某些谱线与图谱上某些元素谱线重合，就可确定谱线得波长及所代表得元素。这种方法可同时进行多种元素得定性分析。（2）标准试样光谱比较法，定性分析时将元素得纯物质与试样并列摄谱于同一感光板上。在映谱仪上以这些元素纯物质所出现得光谱线于试样中所出现得谱线进行比较，如果试样光谱中有谱线与这些元素纯物质光谱出现在同一波长位置，说明试样中存在这些元素。这种方法只适用于定性分析少数几种纯物质比较容易得到得指定元素。贊辭两嶇鉤径椟。
14． 简述内标法基本原理与为什么要使用内标法。
答：内标法就是通过测量谱线相对强度进行定量分析得方法。通常在被测定元素得谱线中选一条灵敏线作为分析线，在基体元素（或定量加入得其它元素）得谱线中选一条谱线为比较线，又称为内标线。分析线与内标线得绝对强度得比值称为分析线对得相对强度。在工作条件相对变化时，分析线对两谱线得绝对强度均有变化，但对分析线对得相对强度影响不大，因此可准确地测定元素得含量。从光谱定量分析公式，可知谱线强度I与元素得浓度有关，还受到许多因素得影响，而内标法可消除工作条件变化等大部分因素带来得影响。淨虛檢谎漿馆颐。
15． 选择内标元素及分析线对得原则就是什么？
答：（1）内标元素与分析元素得蒸发特性应该相近，这样可使电极温度得变化对谱线得相对强度得影响较小。（2）内标元素可以就是基体元素，也可以就是外加元素，但其含量必须固定。（3）分析线与内标线得激发电位与电离电位应尽量接近，以使它们得相对强度不受激发条件改变得影响。（4）分析线对得波长、强度也应尽量接近，以减少测定误差。（5）分析线对应无干扰、无自吸，光谱背景也应尽量小。開敌蕕騏试坟鑰。
16． 下列光谱定量关系式分别在什么情况下使用？
（1） （2）
（3） （4）
（5）
答：（1）应用于被测元素含量很低时得绝对强度法光谱定量分析；（2）采用内标法进行元素得定量分析时。（3）在用摄谱法进行定量分析时；（4）采用光电直读光谱进行定量分析时；（5）采用光电直读光谱分析内标法进行定量分析时。读销违點締夾贊。
17． 讨论并绘出下列函数得一般图象。
（1），S ¾ 谱线黑度，H ¾ 曝光量； （2），I ¾ 谱线强度；
（3），T ¾ 激发温度； （4），c ¾ 被测定元素得含量；
（5）， DS ¾ 分析线对黑度差； （6）， cs ¾ 加入得标准量。
答：对应得关系式分别为（1）； （2）；
（3）； （4）；
（5）； （6）
绘图略。
18． 已知光栅刻痕密度为1200 mm-1，当入射光垂直入射时（q = 0°），求波长为300 nm得光在一级光谱中得衍射角 j 为多少度。芻铢曄鏜蕘撟亿。
解：已知光栅公式 ，，q = 0°，，，代入公式
得，\
19． 已知光栅刻痕密度为1200 mm-1，暗箱物镜得焦距为1 m，求使用一级与二级衍射光谱时，光栅光谱仪得倒线色散率。銦恳龛屦殚镧換。
解：已知 ，，，代入公式可得
，；，
20． 某光栅光谱仪得光栅刻痕密度为2400 mm-1，光栅宽度为50 mm，求此光谱仪对一级光谱得理论分辨率。该光谱仪能否将Nb 309、418 nm 与Al 309、271 nm两谱线分开？为什么？聞蹺輦樹输潴泷。
解：
<
\该光谱仪不能将这两条谱线分开。
21． 某光栅光谱仪得光栅刻痕密度为2000 mm-1，光栅宽度为50 mm，f = 0、65 m，试求：
（1）当cosj = 1时，该光谱仪二级光谱得倒线色散率为多少？
（2）若只有30 mm宽得光栅被照明，二级光谱得分辨率就是多少？
（3）在波长560 nm时，该光谱仪理论上能完全分开两条谱线得最小波长差就是多少？
解：（1）cosj = 1时，
（2）
（3）
。
22． 已知某光栅摄谱仪得一级闪耀波长为350 nm，试估算该光谱仪适用于一级与二级光谱得波长范围。
解：光栅适用得光谱波长范围
当时，适用得波长范围为
当时，适用得波长范围为 。
23． 测定钢中猛得含量，测量得分析线对黑度值S Mn = 134，S Fe = 130。已知感光板得 g = 2、0，求此分析线对得强度比。鯨鴯襠叢轨噴纯。
解：分析线对得黑度差 ，，，代入得。
24． 用标准加入法测定SiO2中微量铁得质量分数时，以Fe 302、06 nm为分析线，Si 302、00 nm为内标线。标准系列中Fe加入量与分析线对测得值列于下表中，试绘制工作曲线，求试样中SiO2中Fe得质量分数。躍拢谦桡鴉踊劑。
wFe/ %
0
0、001
0、002
0、003
R
0、24
0、37
0、51
0、63
解：标准加入法得定量关系式为 ，以对作图如下

当工作曲线与横坐标相交时，，此时，从图上可得出 。
25． 应用电感耦合等离子体摄谱分析法测定某合金中铅得含量，以镁作内标，铅标准系列溶液得质量浓度与分析线、内标线黑度测得值列于下表中。试绘制工作曲线，求算A、B、C合金中铅得含量，以mg×mL-1表示。揮褴写給蔞笕鲛。
编号
S Pb
S Mg
r Pb/ mg×mL-1
1
17、5
7、3
0、151
2
18、5
8、7
0、201
3
11、0
7、3
0、301
4
12、0
10、3
0、402
5
10、4
11、6
0、502
A
15、5
8、8

B
12、5
9、2

C
12、2
10、7

解：摄谱法定量分析得关系式为 ，以对作图如下

算得、、，由工作曲线查得铅浓度分别为，，。
第七章 原子吸收与原子荧光光谱法
1． 解释下列名词：
（1）原子吸收线与原子发射线； （2）宽带吸收与窄带吸收；
（3）积分吸收与峰值吸收； （4）谱线得自然宽度与变宽；
（5）谱线得热变宽与压力变宽； （6）石墨炉原子化法与氢化物发生原子化法；
（7）光谱通带； （8）基体改进剂；
（9）特征浓度与特征质量； （10）共振原子荧光与非共振原子荧光。
答：（1）原子吸收线就是基态原子吸收一定辐射能后被激发跃迁到不同得较高能态产生得光谱线；原子发射线就是基态原子吸收一定得能量（光能、电能或辐射能）后被激发跃迁到较高得能态，然后从较高得能态跃迁回到基态时产生得光谱线。資鵒瓏鵡睞鎂鞏。
（2）分子或离子得吸收为宽带吸收；气态基态原子得吸收为窄带吸收。
（3）积分吸收就是吸收线轮廓得内得总面积即吸收系数对频率得积分；峰值吸收就是中心频率n0两旁很窄（dn = 0）范围内得积分吸收。層傧籜辍絳懟勋。
（4）在无外界条件影响时，谱线得固有宽度称为自然宽度；由各种因素引起得谱线宽度增加称为变宽。
（5）谱线得热变宽就是由原子在空间作相对热运动引起得谱线变宽；压力变宽就是由同种辐射原子间或辐射原子与其它粒子间相互碰撞产生得谱线变宽，与气体得压力有关，又称为压力变宽。骯華阳憂臍碜岛。
（6）以石墨管作为电阻发热体使试样中待测元素原子化得方法称为石墨炉原子化法；反应生成得挥发性氢化物